创新思维勇夺冠

宋诗雨

在2016年机器人奥林匹克中国区的比赛中，我参加了人形机器人挑战项目的比赛，并获得中学组的冠军。回顾比赛，一幕幕仍历历在目。

按照比赛规则要求，此次人形机器人挑战项目包括投掷和竞走，两者综合成绩为参赛选手的最终成绩。

人形机器人投掷项目比的是机器人投掷物块的远近。通过观察，我发现机器人的投掷成绩在比赛中几乎起到决定性的作用，是拉开比分的关键。投掷程序的编写很简单，无非是弯腿、向后调整重心，同时向后摆臂，手臂向前摆动，掷出物块。这是在赛场上最常用的一套程序，这套程序能取得的成绩最远是30厘米，而投掷成绩的满分却是130厘米。很显然，按照以往的编程操作，不会有非常理想的成绩。

我试着用物理知识来分析投掷过程。在最初的投掷程序中，机器人虽然有一定的初速度，但机器人的手臂给物块的力很小，导致物块的加速度很小。比赛对机器人的高度有限制，不能超过50厘米。投掷的瞬间，物体所处的高度恒定，所以在空中运动的时间恒定，而初速度不变，因此只要加大物体的加速度就可以加大物块的水平位移。在物块质量不变的前提下，加大物块的加速度就需要加大机器人的手臂给物块的力。

找到了问题的根源，剩下的任务就迎刃而解了。在老師的帮助下，我将原有机器人的胳膊换成软尺，当机器人的一只手臂勾住另一只手臂并使之有较大幅度的弯曲时，将物块放在机器人的手臂上，两只手臂松开的瞬间，物块弹出，因为受到较大的弹力的作用，物块可以飞出很远，甚至能超过150厘米。

就这样，我轻松地拿到了这个项目的满分。

接下来进行的是人形机器人的竞走项目。该项目要求人形机器人走完160厘米路程，用时最短者胜出。

机器人走路程序的编程最麻烦，主要表现在以下几个方面：机器人走路时很难找准重心，容易走歪。调整机器人的速度时要很谨慎，不同的动作对速度的要求不同。比如在踢腿时，速度可尽量调快，但在机器人转移重心时要放慢速度，“稳”为上策。

我在比赛现场发现了两种走路方法：一种是大踏步式，程序约为10步。先让机器人的重心完全落在右腿上，抬右腿踢出，落脚。接着调整重心到左腿，抬左腿踢出，落脚。再转移重心到右腿，抬右腿……如此进行循环。这样走路迈出的步子大，但频率慢，重心不好找，要求选手对机器人的掌控能力很高。

另一种方法是小碎步，每次只迈出一小步，这种走路方式虽然步子小，但频率极快，重心很好找。

在赛场上，大踏步式走路方式的最短用时是17秒，而小碎步的最短用时是11秒，并且比大踏步式的走路稳得多，也不易发生偏转。

当然，两种走路方式各有优缺点，无论哪种方式，最重要的还是参赛选手的内心素养和整体实力。

我想起了一位参赛选手的话：“调控机器人的过程就是发现问题、解决问题的过程，要追求极致，努力做到完美。”不论是人形机器人的投掷还是竞走，都需要有直面问题的韧劲和追求完美的执著。（指导老师：徐勤波）